Escudero, Estanislao (2023) Diseño de dispositivo para la caracterización funcional de aleaciones de NiTi con memoria de forma / Desing of a device for the functional characterization of NiTi shape memory alloys. Proyecto Integrador Ingeniería Mecánica, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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Resumen en español
En el presente trabajo se expone el desarrollo de un dispositivo para la caracterización funcional de aleaciones de NiTi con memoria de forma. Se trata de una máquina de ensayos uniaxiales que permitirá estudiar las propiedades funcionales de las aleaciones, así como también su evolución frente a distintos esquemas de ciclado termomecánico. Luego de un estudio teórico del comportamiento de las aleaciones, se fijaron los requerimientos objetivo a satisfacer por la máquina. Se determinó que esta debe ser capaz de aplicar ciclos de carga termomecánica sobre muestras de ensayo de hasta 5 cm de longitud; ejerciendo fuerzas de hasta 1 kN en tracción y compresión, permitiendo elongaciones y contracciones de hasta 5 mm e imponiendo variaciones de temperaturas entre la temperatura ambiente y 100 °C. En el trabajo se presenta el desarrollo de la ingeniería de detalle de la máquina y su sistema de actuación. Se incluyen también el diseño de un sistema de sensado y adquisición de datos y uno de control de temperatura de la muestra. Se llevó a cabo un estudio de múltiples sistemas de actuación hasta finalmente seleccionar y luego desarrollar el más adecuado para esta máquina en particular. Se plantea un dispositivo capaz de aplicar fuerzas en un rango de desplazamientos dado independientemente de la posición de aquello sobre lo que se aplica la fuerza. Se diseñó y construyó un prototipo físico funcional del sistema de actuación que demostró la factibilidad práctica de la solución propuesta. En base a este prototipo se diseño el sistema de actuación final de la máquina de este trabajo. El diseño final resulta en un dispositivo capaz de satisfacer los requerimientos objetivos inicialmente propuestos.
Resumen en inglés
In the present work, it is described the design process of a machine that can characterize the functional behaviour of NiTi shape memory alloys. It is a uniaxial testing machine that will allow studying the functional properties of the alloys, as well as their evolution under different thermomechanical cycling conditions. The requirements for this machine were established after a theoretical study of the alloys’ behaviour. It was determined that the machine must be capable of applying thermomechanical loading cycles on test samples up to 5 cm in length, exerting forces up to 1 kN in tension and compression, allowing elongations and contractions up to 5 mm, and imposing temperature variations between room temperature and 100 °C. The work describes the detailed engineering development of the machine and its actuation system. Additionally, it includes the design of a sensing system, as well as a sample temperature control system. In order to develop the actuation system, a study of multiple actuation mechanisms was carried out until finally selecting and developing the most suitable one for this particular application. It is proposed a device capable of applying forces within a given range of displacements independently of the position of the object on which the force is being applied. A functional prototype of the actuation system was designed and constructed to demonstrate the practical feasibility of the proposed solution. Based on this prototype, the final actuation system for the machine in this work was designed. The final machine is capable of satisfying the initially proposed target requirements.
| Tipo de objeto: | Tesis (Proyecto Integrador Ingeniería Mecánica) |
|---|---|
| Palabras Clave: | Alloys; Aleaciones;[Testing machine; Máquina de ensayo; Fuctional fatigue; Fatiga funcional; Actuation system; Actuador; Constant force; Fuerza constante] |
| Referencias: | [1] Duerig, T. W., Melton, K. N., Stokel, D., M., W. C. Engineering aspects of shape memory alloys. Primera edici´on. Reino Unido: Butterworth-Heinemann, 1990. 1, 4, 7 [2] Espinoza Torres, C. A. Transformación martensítica y efecto memoria de forma en materiales micro y nanoestructurados. Tesis de Maestría en Ciencias Físicas, 2007. 2 [3] Carracedo, R. C. Desarrollo de un dispositivo para la realización de ensayos mecánicos in-situ en probetas de dimensiones reducidas. Proyecto Integrador de la carrera de Ingeniería Mecánica. Instituto Balseiro, Universidad Nacional de Cuyo., 2014. 3, 5, 6, 7, 9, 10 [4] Lopez de San Mart´ın Zapata, R. Diseño de un actuador de un material con memoria de forma de niti para una máquina de creep-fatiga. Proyecto Integrador de la carrera de Ingeniería Mecánica. Instituto Balseiro, Universidad Nacional de Cuyo., 2014. 9, 10 [5] Price Torrendell, S. Aplicaci´on de materiales con memoria de forma a sistemas bio-inspirados. 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| Materias: | Ingeniería mecánica |
| Divisiones: | Investigación y aplicaciones no nucleares > Física > Física de metales |
| Código ID: | 1213 |
| Depositado Por: | Tamara Cárcamo |
| Depositado En: | 25 Aug 2023 10:07 |
| Última Modificación: | 25 Aug 2023 10:07 |
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